Рис. 27. Схемы действия сил трения в зависимости от кинематики движения металла и ииструмента:

а - матрица и нижний пуаисон неподвижны (обратное выдавливание); б - нижний пуансон неподвижен, направление движения металла и пуансона противоположно; матрица движется в направлении течения металла; в - матрица неподвижна; верхний н инжинй пуансоны движутся вниз; металл в точке / неподвижен относительно матрицы; г - верхний пуаисон н матрица неподвижны (прямое выдавливание); д - комбинированное выдавливание полости и сплошного стержня; торец полости смещается вниз относительно стенок матрицы; е - комбинированное выдавливание полости с двух сто-

с прямым ИЛИ обратным выдавливанием. Детали с выступами и зубьями получают поперечным выдавливанием, которое также совмещают с прямым или обратным выдавливанием. Детали с выступами и зубьями на наружной поверхности получают также радиальным выдавливанием, при котором секторы составной матрицы сближаются и вытесняют металл нз стенок 3ai 0T0BKH в кольцевую полость матрицы, образуя полость.

Формоизменение заготовок деталей сложной формы может быть практически осуществлено по различным маршрутам, из которых необходимо выбрать оптимальный. Например, необходимо отштамповать деталь из стали с повышенной прочностью, имеющую с одной стороны глубокую полость при деформации по стенке 8 = 0,69-=-0,92 и с другой стороны - полость небольшой фиксированной глубины при деформации 1,2-1,6 и толщине

в- Коэффициенты трения ц, принимаемые при расчете сил холодной объемной штамповки заготовок из углеродистой стали

стенки 1,5-2 мм. К числу практически возможных вариантов кинематики перемещения инструмента при штамповке такой детали относятся: 1) предварительное получение полости при неподвижных относительно друг друга плоском (нижнем) пуансоне и матрице и подвижном пуансоне, оформляющем полость; 2) предварительное получение полости при неподвижных относительно друг друга пуансоне, оформляющем полость, и матрице и подвижном плоском пуансоне; 3) совмещенное выдавливание полостей при неподвижных относительно друг друга матрице и пуансоне, оформляющего полость большего диаметра; 4) совмещенное выдавливание полостей при неподвижных относительно друг друга матрице и пуансоне, оформляющем полость меньшего диаметра (рис. 27, е). Получение полости большего внутреннего диаметра кинематически гарантиро-

вано в первых двух случаях, но н практически достигается в результате активности сил трения по стенкам матрицы - в четвертом. Однако сила, действующая на подвижный пуансон, в первых двух случаях на 12-15% больше. При третьем варианте силы трения при оформлении полости большего диаметра реактивны и течение металла с учетом, кроме того, большой разницы в деформации, весьма незначительно. Нагрузка на пуансон для выдавливания глубокой полости меньшего диаметра (четвертый вариант) меньше по сравнению с нагрузкой при третьем варианте на 15-20%.i

Одно из направлений оптимизации процесса выдавливания полых заготовок - повышение стойкости пуансона путем снижения средних и локальных давлений! При решении этой задачи исходят из ограничения допустимого для данных условий среднего

Рис. 2 8. Типовая зависимость чбсла циклов N работы пунасона для обратного выдавливания полости от давления

д,явления на пуансон из штамповой стали, выпускаемой промыишенностыо. Так как для пуансонов в условиях обратного выдавливания полости наибольшее допустимое среднее давление составляет 2300-2500 МПа. Типовая зависимость стойкости пуансона (числа циклов N) от среднего давления приведена на рис. 28. Кривую и соответственно поле, которое она ограничивает, можно разделить на три основные области, в которых: 1 - штамповка экономически неэффективна; 2 - штамповка эффективна, но с ограниченной стойкостью инструмента; 3 - штамповка эффективна, но мало зависит от стойкости инструмента по силе. Основные области разделены двумя смежными (заштрихованы).

Если в результате управления кинематикой течения точка Л, области 1 переместится в точку А2 области 2, то будут расширены технологические возможности процесса (получение более сложной детали из более прочного материала). Если точка А2 внутри области 2 переместится в точку A3, то, как показывает анализ, снижение среднего давления в области 2 на 10 % увеличивает число циклов работы пуансона в среднем на 30-40 тыс. нагружений, что может значительно повысить эффективность применения процесса. Переход точки А из области 2 в область 3 в положение 4 и ее движение вниз увеличивают число циклов, которые пуансон способен выдержать. Но это увеличение относительно невелико. Число циклов может быть больше допустимого числа по износу и другим видам выхода из строя. Если такое повышение стой-

кости связано с усложнением процесса (применением более сложной оснастки, специального оборудования), то его целесообразность вызывает сомнение и необходим соответствующий технико-экономический расчет. Однако увеличение числа циклов может открыть возможность получения детали более счои<иой формы (например, более глубокой полости), сокращения технологического 1шкла, что также должно быть проанализировано.

При штамповке полых многогранных деталей вызывает затруднения четкое оформление ребра по всей заданной высоте, особенно перехода многогранника к плоскому торцу. Наиболее часто для штамповки таких деталей используют цилиндрическую заготовку, отрезанную от прутка или проволоки. Однако при этом полного заполнения углов матрицы при одно- и двусторонней прошивке не достигается. Величина незаполнения зависит от соотношения размеров детали: размера под ключ S, диаметра полости и высоты многогранника Я, принимая диаметр заготовки D S - 0,2 мм. При отношении Hida<i 1,25 незаполнение относительно невелико и может быть устранено чеканкой с относительно малыми давлениями, либо подрезкой торцов с небольншм отходом в стружку. При отношениях H/d > > D/dn значительное улучшение условий заполнения углов достигается при использовании вместо цилиндрических заготовок фасонных, сочетающих цилиндр с усеченным конусом (или конусами). Процесс формоизменения включает следующие стадии;

а) открытую осадку заготовки до соприкосновения боковой поверхности цилиндрической части со стенками матрицы;

б) закрытую осадку заготовки с преимущественным заполнением металлом углов в месте перехода от многогранной к конической части; эта стадия имеет место, если > d, где d - диаметр меньшего основания (верхнего) конуса;

в) прошивку заготовки в зоне конуса; на этой стадии продолжается заполнение углов металлом в переходном сечении; если в момент достижения

7. Геометрические параметры заготовок для выдавливания полых многогранных деталей

TopuoM пуансона переходного сечения угол не заполняется ме1аллом в этой зоне, то незаполнение сохраняется и при дальнейшем движении пуансона;

г) прошивку, сопровождающуюся заполнением углов;

д) обратное выдавливание.

Заполнение углов металлом улучшается с увеличением: угла образующей коиуса с большим основанием угла а и соответственно объема усеченного коиуса; отношения H/d, числа граней,Наиболее целесообразно угол а принимать равным 30-45°. Заготовки, сочетающие цилиндр с усеченным конусом, целесообразно применять для штамповки деталей со следующими геометрическими параметрами: л = 4 и Dld =1,15; и = 6 и Dda < 1,65; п = 8 и D/d < 1,85.

Геометрические параметры заготовок цилиндр + усеченный конус, необходимые для полного устойчивого заполнения углов многогранника металлом, приведены в табл. 7.

5. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ШТАМПОВКИ ЗАГОТОВОК ИЗ СПЛАВОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ЛЕГИРОВАННЫХ СТАЛЕЙ

Разупрочняющая термическая обработка. Рекомендуемые режимы РТО заготовок перед холодной объемной

штамповкой и соответствующие им показатели твердости для сплавов цветных металлов и для коррозионно-стойких сталей приведены в габл 8. Выбор режима окончательной термической обработки для штампованных заготовок ответственного назначения должен уточняться в зависимости от режима пластической деформации при штамповке и предъявляемых требований.

Подготовка поверхности. На очи щенную от окислов, жировых и других загрязнений поверхность заготовки наносится смазочный материал либо непосредственно, либо с предварительным образованием промежуточного слоя. Для гюлучсния слоя носителя смазочного материала заготовки из алюминиевых сплавов подвергают анодированию, а из медных сплавов (латуней, бронз) - пассивированию, из сталей, легированных никелем, никеля, медно-никелевых, никелевых и других сплавов, не образующих при фосфатировании и пассивировании подсмазочного слоя необходимого качества, - оксалатированию. Заготовки из легированных сталей при незначительном относительном перемещении металла во время штамповки (высадки, выдавливания неглубоких полостей) и пониженных требованиях к качеству поверхности выдерживают во влажном состоянии на воздухе 20-30 мин ( желтят ), а затем известкуют погру-

8, Рекомендуемые режимы разупрочняющей термической обработки заготовок из сплавов цветных металлов и коррозионно-стойких сталей

Продолжение табл. 8

жением в 20%-ный раствор гашеной извести.

Анодирование (анодное оксидирование), т. е. образование на поверхности металла пленки окислов того же металла при электролизе, заготовок из алюминиевых сплавов осуществляется в растворе серной кислоты (190-200 г/л). Гежим анодирования: плотность тока 0,8-1,0 А/дм, напряжение И - 12 В; отношение площадей анода к катоду 1-3; температура раствора 20-25 °С; время обработки - 20-25 мин. Пассивирование заготовок из латуней проводится в растворе, содержащем 150-200 г/л хромового ангидрита и 75-100 г/л сульфита аммония, при температуре 25-30 °С. Полученное после анодирования или пассивирования покрытие должно удовлетворять требованиям, приведенным на стр. 114. В зависимости от конкретных условий (состава воды, принятой в гальваническом цехе технологии н др.) режимы могут варьироваться. Смазочным материалом после анодирования для заготовок из алюминиевых сплавов и после пассивирования для заготовок из медных сплавов служит костный животный или кашалотовый (ГОСТ 1304-76) жир. Схемы нроцесса подготовки поверх-

ности заготовок из алюминиевых и медных сплавов приведены в табл. 9 и 10. Для сравнительно простых случаев выдавливания заготовок из медных сплавов (двойных латуней, алюминиевых бронз) может быть применен следующий порядок операций: галтовка в горячем 8-10 %-пом растворе серной кисло 1Ы (травление после отжига), промывка, галтовка в горячем мыльном растворе, промывка, сушка при 60-80 °С. Для заготовок алюминиевых сплавов аналогично может быть применена галтовка в эмульсии, содержащей олеиновую кислоту и мыло. Либо в эмульсии, приготовленной из смазки по ГОСТ 5702-75, Для выдавливания заготовок нз тяжелых цветных металлов рекомендуются смазочные материалы на основе графита, которые значительно уступают оксидированию с последующей пропиткой жиром. Рекомендуется также смазочный материал, приготовленный при 200 °С, содержащий 5 частей отмученного пластинчатого графита и 2 части машинного масла.

Для штамповки легированных сталей при относительно небольшом перемещении в качестве смазочного материала или его наполнителя (в сочетании с мылом или жирными кислотами) могут